专利名称：金刚石线双棒多线切割机的制作方法
技术领域：
本发明涉及硅片切割机，尤其是涉及太阳能级硅片金刚石线双棒多线切割机。
背景技术：
太阳能级硅片是由多晶硅直拉成单晶硅棒或铸锭成多晶锭，经过头尾切除，截断切方成能用于切片机切片的单晶硅方棒或多晶硅方块，再由切割机切成薄片而成。硅片的切割方法经历了内圆切割、外圆切到多线切割的演变，目前常用的多线切割为游离式砂浆多线切割机及其工艺。游离磨料砂浆切割是利用锯丝快速运动将研磨液带入工件切缝，利用磨粒的滚压钎入产生切割作用。相比与内圆和外圆切割方式，游离磨料切割技术大幅度降低了切割损耗、提高了切割速度；但是，仍存在以下缺陷废砂浆难以回收，污染严重；切割效率较低，速度慢；损耗大，硅粉不可回收；硅片表面存在大量损伤层等。为解决上述游离磨料砂浆切割时存在的缺陷，近来出现了一种金刚石线多线切割硅片新技术，它是通过电镀和树脂线合剂固结等方式将金钢石颗粒固定在切割线上制成金刚石线，金刚石线通过导轮的牵弓I高速往复运动形成切割作用。它可实现硅片的快速切割， 不仅切割效率比砂浆切割方法提高了 2-3倍，切割碎片少，损耗小，硅粉可回收，而且切割的硅片表面一致性好，同时切割不需使用碳化硅，无污染，但金刚石线双棒多线切割还存在有以下问题1)两主槽轮中心跨度较大，加工区域金刚石线的支撑刚度下降，在切割硅片时线弓较大，容易出现抖动和断线，影响了切割效率和硅片的表面质量；2)由于是往复切割， 在金刚石线在换向运动的过程中有一个加减速的过程，容易使硅片表面产生线痕；3)金刚石线线弓反应切割能力，由于线弓过大，当工件进给速度无法相应调整，容易产生金刚石线断线。
发明内容
针对上述现有技术中金刚石线双棒多线切割机存在的问题，本发明提供了一种不仅切割效率高，而且可确保切割硅片表面质量的金刚石线双棒多线切割机。本发明要解决的技术问题所采取的技术方案是所述金刚石线双棒多线切割机包括全部采用模块化的绕线装置、加工装置、电器控制装置、切削液供给装置、切削液冷却装置和气动保护装置，所述绕线装置和加工装置分别为独立模块，所述加工装置由机头组件和槽轮组件组成，所述机头组件包括工件进给机构、伺服驱动器和工件夹紧机构，所述槽轮组件包括两个主槽轮和主槽轮安装支架，所述主槽轮安装支架为一整体箱体结构，在两个主槽轮之间设置有一个直径小于主槽轮的中间支撑槽轮，所述中间支撑槽轮上端外径水平切线高于两主槽轮上端外径水平切线，中间支撑槽轮槽形与两主槽轮槽形相同。所述中间支撑槽轮上端外径水平切线比两主槽轮上端外径水平切线高广2mm。本发明所述金刚石线双棒多线切割机加工采用PLC控制，其加工方法是金刚石线切割速度在减速、停止、加速和勻速的四个加工过程中，工件进给速度按照相同的金刚石线切割速度减速比率、加速比率相应地减速、加速，使工件进给速度与金刚石线切割速度变化率相同，同步变化。即二者从减速到勻速、从勻速再到加速，从加速再到减速，其速度变化率相同，从而使工件达到自适应要求。本发明在两个主槽轮之间增加一个直径小于主槽轮的中间支撑槽轮，中间支撑槽轮位置高于两个主槽轮广2mm，以增加加工区内金刚石线的预紧力，弥补由于金刚石线的弹性变形引起的张力衰减，减小金刚石线在切割过程中的抖动和切割力不均勻，防止金刚石线断线，不仅可大大提高切割效率，而且可确保切割硅片表面质量；再是由于工件进给速度与金刚石线速度能保持同步变化，使切割机具有较好的钢线运行稳定性，避免硅片表面线痕的发生；工件进给速度根据线弓自适应调整，最大限度地减少了断线的发生，使金刚石线切割能力得到了很好的利用。
图1是本发明的主视结构结构示意图，
图2是本发明主槽轮和中间支撑槽轮布置示意图。在图中，1、工件进给机构 2、工件夹紧机构 3、切削液喷嘴4、硅棒5主槽轮6、中间支撑槽轮7、切削液罐8、金刚石线。
具体实施例方式为了更清楚的理解本发明，下面将结合附图和实施例详细描述本发明
如图1、图2所示，所述金刚石线双棒多线切割机，它包括全部采用模块化的绕线装置、 加工装置、电器控制装置、切削液供给装置、切削液冷却装置和气动保护装置，所述绕线装置和加工装置分别为独立模块，所述切削液供给装置包括切削液喷嘴3 ；所述切削液冷却装置包括切削液罐7，所述加工装置由机头组件和主槽轮组件组成，所述机头组件包括工件进给机构1、伺服驱动器和工件夹紧机构2，所述硅棒4用工件夹紧机构夹紧，所述槽轮组件包括两个主槽轮5和槽轮安装支架，所述槽轮安装支架为一整体箱体结构，在两个主槽轮之间位置上设置有一个直径小于主槽轮的中间支撑槽轮6，所述中间支撑槽轮上端外径水平切线高于两主槽轮上端外径水平切线l_2mm，中间支撑槽轮槽形与两主槽轮槽形相同，中间支撑轮槽与左右两个主槽轮中心距相等，由于中间支撑轮槽高出两个主槽轮，可以增加切割两跟硅棒的金刚石线8的张力，增大支撑刚度，减小线弓，进而达到减小金刚石线在切割过程中的抖动和断线问题，使得该设备具备较好的钢线运行稳定性。本实施例所用钢线为日本产金刚石线锯，金刚石线径为145μπι。所用两个主槽轮直径均为205mm，中间小槽轮直径为90mm，两主槽轮中心距690mm，每个槽轮的槽间距和槽数分别为330μπι、1470个，槽轮的圆周表面为等间距的槽型，用于布置金刚石线并起导向功能，每个槽之间的距离为槽距。在硅片切割过程中，金刚石钢线切割张力设定为25Ν。由于采用的是往复切割线切割技术，金刚石线8需要反复换向，换向过程需要经过减速、停止、加速到勻速设定工作线速度、勻速运行等四个阶段。在换向过程中，工件进给速度与金刚实现速度保持同步变化，槽轮的转速(即金刚石线切割速度)有三挡，分别为fleeOOm/min、/^ = 800 mm/mi η和 A3=IOOO m/min，而工件进给速度也有三挡(由工件进给机构提供)，分别为/7尸0.6mm/min、 P2=Q. 8mm/min和/7,=lmm/min，金刚石线完成一次换向，即一个周期为60秒，工件进给速度(由于不存在换向)同步周期为30秒，每个周期减速阶段时间为4秒，加速阶段为4秒，稳定切割时间为22秒。稳定勻速切割过程中，切入量、工件进给速度和金刚石线速度等工艺参数如表1所示。在(T2mm段切割过程中，金刚石线速为600m/min，工件采用0. 6mm/min的进给速度；随后在2 3mm段切割过程中，金刚石线速由600m/min加速至lOOOm/min，金刚石线速度变化率为+ 66%，而工件进给速度由0. 6mm/min加速至lmm/min，工件进给速度变化率为+ 66% ；然后在3 116mm段勻速(速度变化率为O )切割过程中，金刚石线速保持IOOOm/ min,工件进给速度稳定在lmm/min ；在116 126mm段切割过程中，金刚石线从lOOOm/min减速至800m/min，金刚石线速度变化率为一 25%，工件进给速度从lmm/min减速至0. 8mm/min, 工件进给速度变化率为一 25%，工件进给速度和金刚石线速度在加速和减速过程中变化率相同，加速和减速同步，金刚石钢线耗线量为Im/片，如下表所示。
表1硅片切割工艺参数
权利要求
1.金刚石线双棒多线切割机，它包括全部采用模块化的绕线装置、加工装置、电器控制装置、切削液供给装置、切削液冷却装置和气动保护装置，所述绕线装置和加工装置分别为独立模块，所述加工装置由机头组件和槽轮组件组成，所述机头组件包含工件进给机构 (1)、伺服驱动器和工件夹紧结构(2)，所述槽轮组件包括两个主槽轮(5)和主槽轮安装支架，所述主槽轮安装支架为一整体箱体结构，其特征是在两个主槽轮之间位置上设置有直径小于主槽轮的中间支撑槽轮(6)，所述中间支撑槽轮上端外径水平切线高于两主槽轮上端外径水平切线，中间支撑槽轮槽形与两主槽轮槽形相同。
2.根据权利要求1所述的金刚石线双棒多线切割机，其特征是所述中间支撑槽轮(6) 上端外径水平切线高于两主槽轮(5)上端外径水平切线l_2mm。
3.一种金刚石线双棒多线切割机的加工方法，其特征在于所述金刚石线(8)切割速度在减速、停止、加速和勻速的四个加工过程中，工件进给速度按照相同的金刚石线切割速度减速比率、加速比率相应地减速、加速，使工件进给速度与金刚石线切割速度变化率相同，同步变化。
全文摘要
本发明公开了金刚石线双棒多线切割机，它包括全部采用模块化的绕线装置、加工装置、电器控制装置、切削液供给装置、切削液冷却装置和气动保护装置，所述绕线装置和加工装置分别为独立模块，所述加工装置由机头组件和槽轮组件组成，所述机头组件包含工件进给机构(1)、伺服驱动器和工件夹紧结构(2)，所述槽轮组件包括两个主槽轮(5)和主槽轮安装支架，所述主槽轮安装支架为一整体箱体结构，在两个主槽轮之间位置上设置有直径小于主槽轮的中间支撑槽轮(6)，它不仅可大大提高切割效率，而且可确保切割硅片表面质量；使切割机具有较好的钢线运行稳定性，避免硅片表面线痕的发生；使金刚石线切割能力得到了很好的利用。
文档编号B28D7/00GK102555089SQ201210029300
公开日2012年7月11日 申请日期2012年2月10日 优先权日2011年12月15日
发明者于景, 俞建业, 廖芳, 曾荣, 江征风, 胡凯, 陈雷 申请人:江西金葵能源科技有限公司